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15. (16 分)(2025·成都中考)成都盛产蛇纹石,利用蛇纹石生产氢氧化镁的工艺如图。
【资料信息】
①蛇纹石的主要成分为 MgO 和 SiO₂,含少量 Fe₂O₃、Al₂O₃等。
②SiO₂难溶于水,不与稀硫酸反应。
③部分金属离子形成氢氧化物沉淀的 pH 范围如下表。
(1)“粉碎”的目的是
(2)“酸浸”后,滤液中的阳离子有 Mg²⁺和
(3)“碱洗”时,适宜的 pH 范围为
(4)“沉镁”的化学方程式为
(5)“洗涤”时,证明氢氧化镁已洗净的方法是
【资料信息】
①蛇纹石的主要成分为 MgO 和 SiO₂,含少量 Fe₂O₃、Al₂O₃等。
②SiO₂难溶于水,不与稀硫酸反应。
③部分金属离子形成氢氧化物沉淀的 pH 范围如下表。
(1)“粉碎”的目的是
增大反应物间的接触面积,使反应更充分
。(2)“酸浸”后,滤液中的阳离子有 Mg²⁺和
H⁺、Fe³⁺、Al³⁺
(填符号),滤渣 1 的主要成分是SiO₂
。(3)“碱洗”时,适宜的 pH 范围为
4.6≤pH＜9.4
。(4)“沉镁”的化学方程式为
MgSO₄+2NaOH=Mg(OH)₂↓+Na₂SO₄
。(5)“洗涤”时,证明氢氧化镁已洗净的方法是
取少量最后一次洗涤液于试管中,滴入氯化钡溶液(或无色酚酞溶液),无明显变化,说明已洗净
。答案
15.(1)增大反应物间的接触面积,使反应更充分(2)H⁺、Fe³⁺、Al³⁺SiO₂(3)4.6≤pH＜9.4(4)MgSO₄+2NaOH=Mg(OH)₂↓+Na₂SO₄(5)取少量最后一次洗涤液于试管中,滴入氯化钡溶液(或无色酚酞溶液),无明显变化,说明已洗净
解析:(2)酸浸时,MgO、Fe₂O₃、Al₂O₃与稀硫酸反应,SiO₂不与稀硫酸反应,所以滤液中的阳离子有Mg²⁺、Fe³⁺、Al³⁺、H⁺(稀硫酸过量);滤渣1的主要成分是SiO₂。(3)使Fe³⁺(沉淀完全的pH=3.2)、Al³⁺(沉淀完全的pH=4.6)完全沉淀,且Mg²⁺(开始沉淀的pH=9.4)不沉淀,所以适宜的pH范围为4.6≤pH＜9.4。(4)沉镁时,MgSO₄与过量NaOH反应生成Mg(OH)₂沉淀。(5)氢氧化镁表面可能残留Na₂SO₄、氢氧化钠杂质,要检验是否有Na₂SO₄或氢氧化钠。
解析:(2)酸浸时,MgO、Fe₂O₃、Al₂O₃与稀硫酸反应,SiO₂不与稀硫酸反应,所以滤液中的阳离子有Mg²⁺、Fe³⁺、Al³⁺、H⁺(稀硫酸过量);滤渣1的主要成分是SiO₂。(3)使Fe³⁺(沉淀完全的pH=3.2)、Al³⁺(沉淀完全的pH=4.6)完全沉淀,且Mg²⁺(开始沉淀的pH=9.4)不沉淀,所以适宜的pH范围为4.6≤pH＜9.4。(4)沉镁时,MgSO₄与过量NaOH反应生成Mg(OH)₂沉淀。(5)氢氧化镁表面可能残留Na₂SO₄、氢氧化钠杂质,要检验是否有Na₂SO₄或氢氧化钠。
三、实验探究题(共 20 分)
16. (2025·镇江二模)镁与饱和 NaHCO₃溶液反应产生大量气体,过滤得到无色滤液和白色沉淀。
(1)收集气体经
(2)取少量无色滤液,滴加 BaCl₂溶液,产生白色沉淀且无气泡,滤液中的溶质是
探究白色沉淀的成分。
【资料 1】Mg(OH)₂、MgCO₃受热均易分解,分别生成两种氧化物。
【猜想】白色固体可能为:①Mg(OH)₂;②MgCO₃;③Mg(OH)₂和 MgCO₃。
【实验 1】
(3)取适量白色固体,加入足量稀盐酸,
【实验 2】另取适量白色固体,充分加热,产生使无水硫酸铜变蓝的气体,则猜想③成立。
【资料 2】查阅资料,该白色固体是水合碱式碳酸镁[xMg(OH)₂·yMgCO₃·zH₂O],难溶于水,受热易分解,在 450℃完全分解为三种氧化物。
【实验 3】
(4)取 4.66 g 白色固体,加热至 500℃,将生产的气体依次通过浓硫酸、碱石灰,测得浓硫酸增重 0.9 g,碱石灰增重 1.76 g。则 x:y:z=
【分析】
(5)若碱石灰吸收了空气中的 CO₂,测得的
【结论】
(6)结合以上实验,镁与饱和 NaHCO₃溶液反应的化学方程式为
【延伸】
(7)水合碱式碳酸镁是一种新型化学冷却降温材料。工业上控温在 95~100℃时,加热 Mg(HCO₃)₂溶液来获取该物质,终点时 pH 对产率影响如图,当 pH＞9.0 时,产率降低的原因是
16. (2025·镇江二模)镁与饱和 NaHCO₃溶液反应产生大量气体,过滤得到无色滤液和白色沉淀。
(1)收集气体经
验纯
(填操作)后点燃,产生淡蓝色火焰,再通入澄清石灰水,无现象,则气体是 H₂。(2)取少量无色滤液,滴加 BaCl₂溶液,产生白色沉淀且无气泡,滤液中的溶质是
Na₂CO₃
。探究白色沉淀的成分。
【资料 1】Mg(OH)₂、MgCO₃受热均易分解,分别生成两种氧化物。
【猜想】白色固体可能为:①Mg(OH)₂;②MgCO₃;③Mg(OH)₂和 MgCO₃。
【实验 1】
(3)取适量白色固体,加入足量稀盐酸,
有气泡产生
(填现象),则猜想①不成立。【实验 2】另取适量白色固体,充分加热,产生使无水硫酸铜变蓝的气体,则猜想③成立。
【资料 2】查阅资料,该白色固体是水合碱式碳酸镁[xMg(OH)₂·yMgCO₃·zH₂O],难溶于水,受热易分解,在 450℃完全分解为三种氧化物。
【实验 3】
(4)取 4.66 g 白色固体,加热至 500℃,将生产的气体依次通过浓硫酸、碱石灰,测得浓硫酸增重 0.9 g,碱石灰增重 1.76 g。则 x:y:z=
1:4:4
。【分析】
(5)若碱石灰吸收了空气中的 CO₂,测得的
y
(填“x”“y”或“z”)会偏大。【结论】
(6)结合以上实验,镁与饱和 NaHCO₃溶液反应的化学方程式为
5Mg+8NaHCO₃+6H₂O=Mg(OH)₂·4MgCO₃·4H₂O+4Na₂CO₃+5H₂↑
。【延伸】
(7)水合碱式碳酸镁是一种新型化学冷却降温材料。工业上控温在 95~100℃时,加热 Mg(HCO₃)₂溶液来获取该物质,终点时 pH 对产率影响如图,当 pH＞9.0 时,产率降低的原因是
pH过大时,大部分镁离子以氢氧化镁的形式存在
。答案
16.(1)验纯(2)Na₂CO₃(3)有气泡产生(4)1:4:4(5)y(6)5Mg+8NaHCO₃+6H₂O=Mg(OH)₂·4MgCO₃·4H₂O+4Na₂CO₃+5H₂↑(7)pH过大时,大部分镁离子以氢氧化镁的形式存在
解析:(1)因为氢气具有可燃性,故点燃前需要验纯。(2)取少量无色滤液,滴加氯化钡溶液,产生白色沉淀且无气泡,该白色沉淀应为碳酸钡沉淀,故应为碳酸钠和氯化钡反应生成碳酸钡沉淀和氯化钠,滤液中的溶质为碳酸钠。(3)因为猜想①不成立,故白色沉淀中应含有碳酸镁,则白色固体加入足量稀盐酸后,能看到有气泡产生。(4)水合碱式碳酸镁受热分解生成氧化镁、二氧化碳和水,浓硫酸增重0.9g,说明生成水的质量为0.9g;碱石灰增重1.76g,说明生成二氧化碳气体的质量为1.76g;根据质量守恒定律可知,化学反应前后元素种类及质量不变,则水合碱式碳酸镁中氢元素的质量等于水中氢元素的质量,即0.9g×(1×2/(1×2+16)×100%)=0.1g,水合碱式碳酸镁中碳元素的质量等于二氧化碳中碳元素的质量,即1.76g×(12/(12+16×2)×100%)=0.48g,根据碳、氢元素质量守恒可得2x+2z=0.1g,12y=0.48g,解得y=0.04,又已知白色固体的质量为4.66g,则58x+84y+18z=4.66g,解得x=0.01,z=0.04,则x:y:z=1:4:4。(5)若碱石灰吸收了空气中的CO₂,则测出碳元素的质量偏大,则y会偏大。(6)镁与饱和NaHCO₃溶液反应生成碱式碳酸镁、氢气和碳酸钠。(7)pH过大时,大部分镁离子以氢氧化镁的形式存在,故pH＞9.0时,水合碱式碳酸镁产率降低。
解析:(1)因为氢气具有可燃性,故点燃前需要验纯。(2)取少量无色滤液,滴加氯化钡溶液,产生白色沉淀且无气泡,该白色沉淀应为碳酸钡沉淀,故应为碳酸钠和氯化钡反应生成碳酸钡沉淀和氯化钠,滤液中的溶质为碳酸钠。(3)因为猜想①不成立,故白色沉淀中应含有碳酸镁,则白色固体加入足量稀盐酸后,能看到有气泡产生。(4)水合碱式碳酸镁受热分解生成氧化镁、二氧化碳和水,浓硫酸增重0.9g,说明生成水的质量为0.9g;碱石灰增重1.76g,说明生成二氧化碳气体的质量为1.76g;根据质量守恒定律可知,化学反应前后元素种类及质量不变,则水合碱式碳酸镁中氢元素的质量等于水中氢元素的质量,即0.9g×(1×2/(1×2+16)×100%)=0.1g,水合碱式碳酸镁中碳元素的质量等于二氧化碳中碳元素的质量,即1.76g×(12/(12+16×2)×100%)=0.48g,根据碳、氢元素质量守恒可得2x+2z=0.1g,12y=0.48g,解得y=0.04,又已知白色固体的质量为4.66g,则58x+84y+18z=4.66g,解得x=0.01,z=0.04,则x:y:z=1:4:4。(5)若碱石灰吸收了空气中的CO₂,则测出碳元素的质量偏大,则y会偏大。(6)镁与饱和NaHCO₃溶液反应生成碱式碳酸镁、氢气和碳酸钠。(7)pH过大时,大部分镁离子以氢氧化镁的形式存在,故pH＞9.0时,水合碱式碳酸镁产率降低。
